(57)【要約】【課題】コンバータなどの電力変換器の良好な性能を維持することが可能な燃料電池搭載車両を提供する。【解決手段】反応ガスの供給を受けて電気化学反応により電力を発生する燃料電池スタック１６と、該燃料電池スタック１６の発電電力を変換する電力変換器１７とがそれぞれ別々のケース２１，２２に覆われて車体１１のフロアの下に搭載された燃料電池搭載車両１０であって、前記燃料電池スタック１６を覆うケース２１から上方へ延在する排気路２３と、前記電力変換器１７を覆うケース２２から延在して前記排気路２３に連通された連通路２４とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスの供給を受けて電気化学反応により電力を発生する燃料電池スタックと、該燃料電池スタックの発電電力を変換する電力変換器とがそれぞれ別々のケースに覆われて車体のフロアの下に搭載された燃料電池搭載車両であって、
前記燃料電池スタックを覆うケースから上方へ延在する排気路と、前記電力変換器を覆うケースから延在して前記排気路に連通された連通路とを有する燃料電池搭載車両。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池搭載車両であって、
前記燃料電池スタックを覆うケースには、前記排気路との排気路接続口に防水性及び通気性を有する防水膜が設けられている燃料電池搭載車両。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池搭載車両であって、
前記電力変換器を覆うケースには、前記連通路との連通路接続口に防水性及び通気性を有する防水膜が設けられている燃料電池搭載車両。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の燃料電池搭載車両であって、
前記排出路の排出口に防水性及び通気性を有する防水膜が設けられている燃料電池搭載車両。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の燃料電池搭載車両であって、
前記連通路接続口は、前記排気路接続口よりも排気方向下流側に位置している燃料電池搭載車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックを搭載した燃料電池搭載車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池スタックを搭載した燃料電池搭載車両として、例えば車室内空間の確保等を目的として、燃料電池スタック及びヒータやＤＣ−ＤＣコンバータ等の電力変換器を車両のフロアパネルの下方に取り付けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コンバータは、リアクトルや電流センサあるいはリレーなどを構成部品としており、これらの構成部品は、フェライトから形成された磁石を有しているが、フェライトは反応ガスとして用いられる水素ガスとの接触によって磁力が低下することがある。このため、燃料電池スタックとは別にコンバータをケースによって覆い、コンバータへの水素ガスの接触を抑制している。
ところで、コンバータを覆うケースは、製造上の理由などから複数の分割体を組み合わせたものとされているので、例えば、雨天時での走行の際に、車両の下部が水没してコンバータのケース内が急激に冷えて内部の圧力が低下すると、分割体同士のシール部分から水が入り込むおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、例えばコンバータなどの電力変換器の良好な性能を維持することが可能な燃料電池搭載車両を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池搭載車両は、反応ガスの供給を受けて電気化学反応により電力を発生する燃料電池スタックと、該燃料電池スタックの発電電力を変換する電力変換器とがそれぞれ別々のケースに覆われて車体のフロアの下に搭載された燃料電池搭載車両であって、前記燃料電池スタックを覆うケースから上方へ延在する排気路と、前記電力変換器を覆うケースから延在して前記排気路に連通された連通路とを有するものである。
【０００７】
本発明の燃料電池搭載車両によれば、燃料電池スタックでの発電時に、燃料電池スタックから僅かに反応ガスである水素ガスが漏出したとしても、空気より軽い水素ガスは、燃料電池スタックの上方へ上昇し、燃料電池を覆うケースから上方へ延在する排気路へ送り込まれ、この排気路から外部へ排出される。
つまり、燃料電池スタックから漏出した水素ガスは、電力変換器側へ流れ込むことなく外部へ排出される。これにより、水素ガスによる電力変換器の性能低下を抑制して良好な性能を維持することができ、効率良く電力を供給することができる。
【０００８】
また、電力変換器を覆うケースは、外部に開放している排気路に連通路を介して連通されているので、温度変化による電力変換器のケース内の圧力変動が抑制される。
したがって、例えば、雨天時での走行の際に、車体の下部が水没して電力変換器を覆うケース内が冷却されるような事態が生じたとしても、ケース内圧の低下を抑制することができる。これにより、内圧の低下によってケースのシール部分から水が入り込むことによる電力変換器の不具合の発生を抑制することができる。
【０００９】
本発明の燃料電池搭載車両において、前記燃料電池スタック覆うケースには、前記排気路との接続口に防水性及び通気性を有する防水膜が設けられていても良い。
本発明の燃料電池搭載車両において、前記電力変換器を覆うケースには、前記連通路との接続口に防水性及び通気性を有する防水膜が設けられていても良い。
本発明の燃料電池搭載車両において、前記排気路の排出口に防水性及び通気性を有する防水膜が設けられていても良い。
これらの構成によれば、外部から排気管内への水の侵入や、排気管内で結露した水の燃料電池スタック収納ケース及び電力変換器収納ケースへの侵入をより一層効果的に抑制することが可能となる。
【００１０】
本発明の燃料電池搭載車両において、前記連通路接続口は、前記排気路接続口よりも排気方向下流側に位置していてもよい。
このような構成によれば、排気路の下方空間を有効利用して連通路を追加的に配置することが可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電力変換器の良好な性能を維持して良好な走行を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る燃料電池搭載車両の一実施形態を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明に係る燃料電池搭載車両の一実施形態を説明する。
図１に示すように、燃料電池搭載車両１０は、車体１１に設けられたシート１３の下部のフロア下に収容部１４を有しており、この収容部１４内に、燃料電池スタック１６とコンバータ（電力変換器）１７とを収容している。
【００１４】
燃料電池スタック１６は、燃料ガスである水素ガス（反応ガス）と酸化ガスである空気（反応ガス）との電気化学反応により電力を発生するもので、例えば高分子電解質形燃料電池であり、多数の単セルを積層したスタック構造となっている。単セルは、イオン交換膜からなる電解質の一方の面に空気極を有し、他方の面に燃料極を有し、さらに空気極および燃料極を両側から挟み込むように配置された一対のセパレータを有する構造となっている。
【００１５】
そして、一方のセパレータの水素ガス流路に水素ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス流路に空気が供給され、これらの反応ガスが電気化学反応することで電力が発生する。
【００１６】
コンバータ１７は、燃料電池スタック１６の発電電力を変換する装置であり、例えば、燃料電池スタック１６からの出力電圧を所定電圧まで昇圧して駆動モータ２７に電力を供給する。
これら燃料電池スタック１６とコンバータ１７とは、電力ケーブル１９によって接続されている。そして、電力ケーブル１９の一端側と後述のスタックケース２１との接続部、および、電力ケーブル１９の他端側と後述のコンバータケース２２との接続部は、所定のシール構造にてシールされている。
【００１７】
燃料電池スタック１６は、スタックケース２１によって覆われており、また、コンバータ１７は、コンバータケース２２によって覆われている。これら燃料電池スタック１６を収納するスタックケース２１及びコンバータ１７を収納するコンバータケース２２は、例えば樹脂や金属等からなる複数の分割体をボルト等により相互に結合した構成となっており、分割体同士の接合箇所はＯリング等によってシールされている。
【００１８】
スタックケース２１には、その車両搭載状態での上部に、例えば樹脂や金属からなる排気管（排気路）２３の一端が接続されている。この排気管２３は、スタックケース２１との接続箇所近傍にて屈曲されて車体１１の車両進行方向前方側（以下、単に「前方側」という場合がある。）へ延在し、コンバータケース２２の上方を水平に通っている。さらに、この排気管２３は、コンバータケース２２よりも車体１１の前方側の位置にて屈曲されて車体１１の上方へ延在し、駆動モータ２７及びインバータ２８が収納されているコンパートメント内にて大気に開放されている。
【００１９】
コンバータケース２２には、その車両搭載状態での上部に、例えば樹脂や金属からなる連通管（連通路）２４の一端が接続されている。この連通管２４は、その他端がコンバータケース２２の上部を通る排気管２３に接続されており、これにより、コンバータケース２２は、連通管２４を介して排気管２３と連通されている。
【００２０】
本実施形態では、スタックケース２１の排気管２３との接続口（排気路接続口）２１ａ及びコンバータケース２２の連通管２４との接続口（連通路接続口）２２ａには、それぞれ防水性及び通気性を有する防水膜２５，２６が設けられており、それぞれの接続口２１ａ，２２ａが塞がれている。また、連通管２４は、接続口２２ａが接続口２１ａよりも排気方向下流側に位置するように排気管２３に接続される結果、排気管２３の下方空間に配置されることになり、フロア下スペースの有効利用が図られている。
【００２１】
車体１１には、駆動モータ２７及びインバータ２８が搭載されている。また、インバータ２８とコンバータ１７とは送電ケーブル３１によって接続され、駆動モータ２７とインバータ２８とは給電ケーブル３２によって接続されている。
そして、送電ケーブル３１の一端側とコンバータ１７との接続部、送電ケーブル３１の他端側とインバータ２８との接続部、および、給電ケーブル３２の一端側とインバータ２８との接続部は、所定のシール構造にてシールされている。
【００２２】
駆動モータ２７は、例えば三相交流モータであり、燃料電池搭載車両１０の主動力源を構成する。つまり、この駆動モータ２７の駆動力によって車体１１の車輪３３が回転駆動され、燃料電池搭載車両１０が走行する。インバータ２８は、直流電流を三相交流に変換して駆動モータ２７に供給し、駆動モータ２７を駆動させる。
【００２３】
上記構成からなる燃料電池モジュール１２では、燃料電池スタック１６での発電時に、燃料電池スタック１６から僅かに水素ガスが漏出したとしても、空気より軽い水素ガスが燃料電池スタック１６の上方へと上昇し、スタックケース２１から防水膜２５を介して車体１１の上方へ向かって延在する排気管２３へ送り込まれ、この排気管２３から外部へ排出されることになる。
【００２４】
つまり、燃料電池スタック１６から漏出した水素ガスは、コンバータ１７側へ流れ込むことなく外部へ排出される。これにより、水素ガスによるコンバータ１７の性能低下を抑制して当該コンバータ１７の良好な性能維持を図ることが可能となり、インバータ２８を介して駆動モータ２７に効率良く電力を供給することができる。
【００２５】
また、コンバータケース２２は、排気口２３ａが大気に開放している排気管２３に、連通管２４を介して連通されているので、コンバータケース２２内のガス給排が可能となっている。このため、温度変化によってコンバータケース２２内の圧力が変動しても、コンバータケース２２の圧力変動が抑制される。
【００２６】
したがって、例えば、雨天時での走行の際に、車体１１の下部が水没してコンバータケース２２内が冷却されたとしても、コンバータケース２２の内圧の低下を抑制することができる。これにより、内圧の低下によってコンバータケース２２を構成する分割体同士のシール部分から水が入り込むことによるコンバータの不具合の発生を抑制することができる。
【００２７】
以上説明したとおり、本実施形態の燃料電池搭載車両１０によれば、電力変換器であるコンバータ１７の良好な性能を維持して良好な走行を確保することが可能となる。
また、排気管２３は、フロア面よりも上方位置に延在しているので、路面に溜まった水の排気管２３からの侵入も抑制することができる。
【００２８】
しかも、本実施形態によれば、車体１１の上方へと延在する排気管２３をコンバータケース２２に設ける場合と比べて、配管の簡略化を図ることが可能になり、床下構造の簡略化、床下スペースの有効活用、及びコストの低減を図ることができる。
【００２９】
また、スタックケース２１の排気管２３との接続口２１ａ及びコンバータケース２２の連通管２４との接続口２２ａに、それぞれ防水性及び通気性を有する防水膜２５，２６が設けられているので、例えば、排気管２３内にて結露が生じたとしても、それぞれの接続口２１ａ，２２ａからスタックケース２１及びコンバータケース２２内への水の侵入を抑制することができる。
【００３０】
ここで、防水膜２５，２６は通気性を有するので、スタックケース２１及びコンバータケース２２内に存在していた水分は、水蒸気となって防水膜２５，２６を介して外部へ放出される。したがって、スタックケース２１及びコンバータケース２２内の水分による不具合も抑制することができる。
【００３１】
なお、大気に開放されている排気管２３の排気口２３ａにも防水膜２５，２６と同様の通気性及び防水性を有する防水膜を設けても良く、このようにすると、排気管２３への外部からの水の侵入を抑制することができ、スタックケース２１及びコンバータケース２２への水の侵入をさらに効果的に抑制することができる。
【００３２】
また、上記実施形態では、インバータ２８が駆動モータ２７と同じコンパートメント内に配置された構成について説明したが、電力変換器の一態様であるインバータ２８がシート１３の下部のフロア下に配置された構成の燃料電池搭載車両においては、このインバータ２８と排気管２３との間を連通路によって連通させてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０…燃料電池搭載車両、１１…車体、１６…燃料電池スタック、１７…コンバータ（電力変換器）、２１…スタックケース（ケース）、２１ａ…接続口（排気路接続口）、２２ａ…接続口（連通路接続口）、２２…コンバータケース（ケース）、２３…排気管（排気路）、２３ａ…排気口、２４…連通管（連通路）、２５，２６…防水膜、２８…インバータ（電力変換器）。
【図１】
2010254174.tif 000003